ムール貝にヒントを得た膜は、持続可能性を高め、産業廃水処理に付加価値を与えることができる。(Mussel-inspired membrane can boost sustainability and add value to industrial wastewater treatment)

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2023-08-03 バース大学

◆新しい膜技術が開発されました。この薄膜複合ナノ多孔膜(TFC NPM)は、廃水内の化学物質を非常に効果的に分離し、再利用が可能です。これにより産業界は持続可能性を向上させるチャンスを得ると同時に、廃水から価値のある副産物や化学物質を抽出できます。
◆この新技術は製薬、石油・ガス、繊維、食品加工などの産業で持続可能な水の処理と管理が可能になるとされています。従来の膜よりも効率が高く、エネルギー消費が少ないため、電気透析という処理技術においても使われる膜の代替品となる可能性があります。
◆ムール貝のコーティングから着想を得たこの膜の選択性は高く、水を通し、他の化合物や有機物をブロックします。この革新的な発見は、高塩分廃水の処理やバイオベースの廃水処理に適しており、産業界にとって重要な進展となるでしょう。研究論文は2023年8月3日に「Nature Water」誌に公開されました。

<関連情報>

エネルギー効率の高い電気透析を可能にする遮蔽効果によるナノ多孔膜を介した高速イオン移動 Shielding effect enables fast ion transfer through nanoporous membrane for highly energy-efficient electrodialysis

Jiuyang Lin,Wenyuan Ye,Shuangling Xie,Jiale Du,Riri Liu,Dong Zou,Xiangyu Chen,Zijian Yu,Shengqiong Fang,Elisa Yun Mei Ang,William Toh,Dan Dan Han,Teng Yong Ng,Dong Han Seo,Shuaifei Zhao,Bart Van der Bruggen,Ming Xie & Young Moo Lee
Nature Water  Published:03 August 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s44221-023-00113-5

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Abstract

A key to sustainable management of saline organic-rich wastewaters is to precisely fractionate organic components and inorganic salts (NaCl) as individual resources. Conventional nanofiltration and electrodialysis processes suffer from membrane fouling and compromise the fractionation efficacy. Here we develop a thin-film composite nanoporous membrane via co-deposition of dopamine and polyethyleneimine as a highly anion-conducting membrane. Experimental results and molecular dynamics simulations show that co-deposition of dopamine and polyethyleneimine effectively tailors the membrane surface properties, intensifying the charge shielding effect and enabling fast anion transfer for highly efficient electrodialysis. The resulting nanoporous membrane exhibits unprecedented electrodialytic fractionation of organics and NaCl with negligible membrane fouling, dramatically outperforming state-of-the-art anion exchange membranes. Our study sheds light on facile design of high-performance anion-conducting membranes and associated new mass transport mechanisms in electrodialytic separation, paving the way for sustainable management of complex waste streams.

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0505化学装置及び設備
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